JPH11312769A - デバイス放熱用のヒートシンクアセンブリ - Google Patents

デバイス放熱用のヒートシンクアセンブリ

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JPH11312769A
JPH11312769A JP10356463A JP35646398A JPH11312769A JP H11312769 A JPH11312769 A JP H11312769A JP 10356463 A JP10356463 A JP 10356463A JP 35646398 A JP35646398 A JP 35646398A JP H11312769 A JPH11312769 A JP H11312769A
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heat sink
exposed portion
package
exposed
internal heat
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Roberto Tiziani
ロベルト チジアニ
Roberto Rossi
ロベルト ロッシ
Claudio Maria Villa
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Abstract

(57)【要約】 【課題】特殊仕様ではない汎用的な印刷回路基板に組付
ける場合でも、デバイス底面に露出した内部ヒートシン
クにはんだ付け可能な外部ヒートシンクのアセンブリを
提供する。 【解決手段】内部ヒートシンクはデバイスパッケージ４
の側面に露出部分を有している。外部ヒートシンク２
は、その端部から基板７へ向かう脚部９ａ，９ｂが延設
されている。この脚部９ａ，９ｂの先端が、基板７上の
はんだペースト層８に接触する。はんだ付け工程ではん
だペースト８が溶融すると、内部ヒートシンク露出部分
の表面と各脚部９ａ，９ｂにおける内側の面との間のギ
ャップ１０に溶融はんだ合金８が入り込むので内部ヒー
トシンク３と外部ヒートシンク２とがはんだ付けされ、
熱伝達経路が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、印刷回路基板に組
付けられるＩＣデバイスの放熱技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路から発生する熱を放散させ、一
般的なプラスチックパッケージ品の動作温度を最大許容
値内に維持する問題は、パワーデバイスパッケージを印
刷回路基板に組立てるとき特に重要である。シリコンチ
ップに接触して内部ヒートシンクとして作用する通常は
銅製の金属ヒートシンクをパッケージの一部に埋め込ん
であるような一般的パワーデバイスパッケージの形状の
場合、デバイス底面に内部ヒートシンクが露出している
ために放熱性があまり良くなく、そして、基板上に単純
に載せるだけでは外部ヒートシンクを設置できない。そ
こで、動作中の放熱効果を向上させるための技術が提案
されている。
【０００３】その１つは、印刷回路基板の該当個所に銅
パッドをパターン形成し、これにデバイスの内部ヒート
シンクをはんだ付けするというものである。この方法に
よれば、デバイスから発生した熱は銅パッドから印刷回
路基板を通して放熱され、効果を上げられる。このよう
な方法ではよく、銅パッドに複数の孔が開けられる。こ
れらの孔は内壁が銅膜で覆われて基板を貫通し、基板裏
面に設けられたもう１つの専用銅パッドへ熱を伝達する
伝導性ヴィアホールを構成する。これにより、裏面側に
金属ヒートシンクを追加したり、基板搭載先機器の金属
シャーシを接触させたりすることが可能となる。また他
の手法として、金属コーティングされた孔を貫通させず
に、基板を通した放熱に適する銅フィルムの状態で基板
にサンドイッチされている接地層に接続するものもあ
る。
【０００４】これとは別の解決法として、アルミニウム
などの熱伝導性に優れた材料の比較的厚い金属板上に印
刷回路基板を設置する手法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の解
決法のすべては、放熱のため特別に構成され、あるい
は、放熱に有利に作用する特殊な複合構造とされた印刷
回路基板が必要である。したがって、高コストである
し、提供先メーカーでの条件に適合しない特殊な印刷回
路基板が必要となってしまうこともある。
【０００６】このように、現在では、特殊仕様ではない
普通の印刷回路基板に組付けられるパワーデバイスに対
し、その印刷回路基板表面側に向いたデバイス底面に設
置(slug down)された内部ヒートシンクにはんだ付け可
能な外部金属ヒートシンクのシステムが望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、基板取
付側の面、つまりパッケージ底面に臨む内部ヒートシン
クをもつパワーデバイスの放熱用に特殊設計したもので
はない汎用的な印刷回路基板を使用し、これに搭載され
る他のデバイスなどコンポーネントのはんだ付け作業中
に、パワーデバイス取付側の基板面（パワーデバイスと
同じ面）に設置した外部ヒートシンクとデバイスの内部
ヒートシンクとをはんだ付けすることが可能なヒートシ
ンクアセンブリが提供される。この本発明のシステム
は、現在一般的な樹脂モールドパッケージの少なくとも
一面から内部ヒートシンクである金属スラグの一部が露
出している形態をもつ各種のデバイスに適用することが
できる。
【０００８】金属製の外部ヒートシンクは、基板に面実
装される放熱対象のデバイスのパッケージ形状に合わせ
て結合に適した形状とされる。この外部ヒートシンク
は、デバイスパッケージの内部ヒートシンク露出部分に
対し所定のギャップを形成して向き合う面部分をもって
いる。そして、そのギャップが、他のコンポーネントも
含めた印刷回路基板のはんだ付け段階中に、溶融した共
晶錫／鉛合金で充填され、これにより外部ヒートシンク
と内部ヒートシンクとが連結される。
【０００９】本発明の一態様によると、デバイスパッケ
ージ底面から突出した露出部分を有する金属スラグの内
部ヒートシンクである場合、外部ヒートシンクは、平板
フレーム状のベースを支持面部として有し、そのフレー
ム部分の寸法はパッケージ底面寸法に調和させてある。
そして該フレーム部分に、内部ヒートシンクの露出部分
を収容するサイズの開口が設けられる。したがってフレ
ーム部分は、開口内に内部ヒートシンクの露出部分を収
容し、その露出部分周囲に残っているパッケージ底面に
当接して支持する形状である。
【００１０】このような外部ヒートシンクのベース形状
とすることにより、内部ヒートシンクの露出部分表面と
ベース部分開口の壁面との間に上記のようなギャップが
形成され、このギャップに、基板のコンポーネント組付
領域に予めパターン塗布されるはんだペースト層の溶融
はんだ共晶合金が少なくとも部分的に充填されることに
なる。このようにして内部ヒートシンク露出部分と外部
ヒートシンクのフレーム部分開口とのギャップに充填さ
れたはんだ合金が固化すれば、内部ヒートシンクの金属
スラグから外部ヒートシンクへの有効な熱伝導ブリッジ
が実現される。
【００１１】本発明の別の態様によると、デバイスパッ
ケージの側面まで延長されて側面から露出する露出部分
をもつ金属スラグの内部ヒートシンクである場合、外部
ヒートシンクは、デバイス上部に設置される形状として
作成される。そしてこの外部ヒートシンクには、内部ヒ
ートシンク露出部分のあるパッケージ側面に沿って基板
のはんだペースト層まで延長された脚部が形成される。
この脚部は、その内側の面が内部ヒートシンク露出部分
の表面との間にギャップを有するようにされ、該ギャッ
プに、はんだ付け段階の間に少なくとも部分的にはんだ
合金が充填される。これにより、内部ヒートシンクと外
部ヒートシンクとがはんだ付けされることになる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１〜図７は、本発明の第１の実
施形態に関し示している。
【００１３】本例のパワーデバイス１は、集積回路の形
成されたシリコンチップをダイボンディングした内部ヒ
ートシンク（スラグ）３が、印刷回路基板７への面実装
用に構成されたデバイス１の底面から一定厚突出し、露
出部分を形成している。この内部ヒートシンク３は、銅
又はニッケルコーティングされた銅などの熱伝導率の高
い金属を材料として形成される。
【００１４】図２に示されているように、金属製の外部
ヒートシンク２は、矩形のフレーム５として平板状のベ
ースを有する。そのフレーム５の中央部には、デバイス
１の内部ヒートシンクの露出部分３を収容可能な寸法と
して開口６が開けられている。
【００１５】これらデバイス１と外部ヒートシンク２を
組付けたヒートシンクアセンブリの状態が図３〜７に示
されている。デバイス１は、露出部分３の周囲に残った
パッケージ４の底面をフレーム５に当接させた状態で支
持される。そのフレーム５の厚みは、パッケージ底面か
らの露出部分３の突出高さと同程度になっている。この
ようにデバイス１を外部ヒートシンク２のフレーム５の
部分に載置したアセンブリが、印刷回路基板７に位置決
めされる。
【００１６】ヒートシンクアセンブリは、基板７に予め
スクリーン印刷されたはんだペースト層８のパターン上
に載せるようにして位置決めすることができる。そし
て、はんだ付け工程の間にはんだ合金８が溶融してギャ
ップ１０を埋めていき、最終的に、内部ヒートシンク３
と外部ヒートシンク２とがはんだ付けされる。
【００１７】本発明の第２の実施形態が図８〜図１３に
例示されている。
【００１８】本例の内部ヒートシンク３は、デバイス１
のパッケージ４の二側面（ピンのない側面）における底
側の角部から突出した露出部分を有している。この場合
の外部ヒートシンク２は、デバイス１の上面に載置され
るようにしてあり、そしてその端部から基板（又はカー
ド）７へ向かうようにした２つの脚部（翼部）９ａ，９
ｂが延設されている。この脚部９ａ，９ｂの先端が、基
板７に予めスクリーン印刷されたはんだペースト層８の
パターン上に配置される。
【００１９】図１２の断面図に示され、且つ図１３の拡
大図により明確に示されているように、はんだペースト
８を溶融するための熱処理中、パッケージ側面から突出
した内部ヒートシンク露出部分３の表面と外部ヒートシ
ンク２の各脚部９ａ，９ｂにおける内側の面との間のギ
ャップ１０に溶融はんだ合金８が入り込む。そして最終
的に、内部ヒートシンク３と外部ヒートシンク２とがは
んだ付けされ、内部ヒートシンク３から外部ヒートシン
ク２までの効果的な熱伝達経路が形成される。
【００２０】本発明によれば、放熱対象のパワーデバイ
スがいわゆる「スラグダウン」タイプのものであって
も、印刷回路基板を何ら特殊なものとする必要がなく、
パワーデバイスに外部ヒートシンクを合体させたヒート
シンクアセンブリとして基板実装することができるよう
になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】底面に内部ヒートシンクの露出部分をもつデバ
イスを底面から見た斜視図。
【図２】図１のデバイス用の外部ヒートシンクを示す斜
視図。
【図３】図１のデバイスに図２の外部ヒートシンクを組
み付けた基板上のヒートシンクアセンブリを示す斜視
図。
【図４】図３のヒートシンクアセンブリの平面図。
【図５】図３のヒートシンクアセンブリの側面図。
【図６】図４中のＡ−Ａ断面で見た断面図。
【図７】図６中の円で囲った部分Ｌの詳細拡大図。
【図８】分図ａは、側面に内部ヒートシンクの露出部分
をもつデバイスを底面から見た斜視図、分図ｂは、円で
囲った部分Ｋの拡大詳細図。
【図９】図８のデバイス用の外部ヒートシンクを示す斜
視図。
【図１０】図８のデバイスに図９の外部ヒートシンクを
組み付けた基板上のヒートシンクアセンブリを示す斜視
図。
【図１１】図１０のヒートシンクアセンブリの平面図。
【図１２】図１１中のＡ−Ａ断面で見た断面図。
【図１３】図１２中の円で囲った部分Ｊの拡大詳細図。
【符号の説明】
１ デバイス ２ 外部ヒートシンク ３ 内部ヒートシンク（露出部分） ４ パッケージ ５ フレーム（ベース） ６ 開口 ７ 印刷回路基板 ８ はんだペースト層 ９ａ，９ｂ 脚部 １０ ギャップ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パッケージの少なくとも１面から露出し
    た露出部分を有する内部ヒートシンクが設けられたデバ
    イスに放熱用の外部ヒートシンクを組付けたヒートシン
    クアセンブリであって、 外部ヒートシンクが、内部ヒートシンクの露出部分に対
    し所定のギャップをおいて向き合う面部分を有し、デバ
    イスの基板実装とともにそのギャップにはんだ合金が入
    り込むことにより外部ヒートシンクと内部ヒートシンク
    とが連結されるようになっていることを特徴とするヒー
    トシンクアセンブリ。
  2. 【請求項２】 内部ヒートシンクの露出部分がパッケー
    ジ底面から突出しており、外部ヒートシンクは、その露
    出部分を収容する開口が設けられたフレーム部分を有し
    てなり、該フレーム部分で前記露出部分周囲のパッケー
    ジ底面を支持した状態で前記開口の壁面と前記露出部分
    表面との間に所定のギャップが形成される構造をもつ請
    求項１記載のヒートシンクアセンブリ。
  3. 【請求項３】 内部ヒートシンクの露出部分がパッケー
    ジ側面から露出しており、外部ヒートシンクは、デバイ
    ス上部から前記露出部分のあるパッケージ側面に沿って
    延設された脚部を有してなり、該脚部内側の面と前記露
    出部分表面との間に所定のギャップが形成される構造を
    もつ請求項１記載のヒートシンクアセンブリ。
JP10356463A 1997-12-16 1998-12-15 デバイス放熱用のヒートシンクアセンブリ Pending JPH11312769A (ja)

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